水上垃圾打撈機(jī)畢業(yè)設(shè)計

畢業(yè)設(shè)計（論文）水上垃圾打撈機(jī)設(shè)計學(xué)生姓名： 張**學(xué) 號：0111011*Y**所在系部：機(jī)械工程系專業(yè)班級：11gb機(jī)制*班指導(dǎo)教師：蘇教授日 期：二O—五年五月課題類型：課題類型： 課題類型：課題類型： A-理論探究型B-實踐應(yīng)用型TheWaterGarbageCollectedMachineByZhangMay2015畢業(yè)設(shè)計（論文）學(xué)生開題報告課題名稱 水上垃圾打撈機(jī)設(shè)計課題類型B-實踐應(yīng)用型指導(dǎo)教師學(xué)生姓名學(xué)號專業(yè)班級本課題的研究現(xiàn)狀、研究目的及意義一、 研究目的在當(dāng)今的社會，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活都有了質(zhì)的飛躍。由于人們過于重視工業(yè)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，往往忽視了對環(huán)境的保護(hù)，這就使得近幾年來世界水資源質(zhì)量不斷下降，水環(huán)境持續(xù)惡化，由于污染所導(dǎo)致的缺水和事故不斷發(fā)生，不僅使工廠停產(chǎn)、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)甚至絕收，而且造成了不良的社會影響和較大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重地威脅了社會的可持續(xù)發(fā)展，威脅了人類的生存。在許多的城市湖泊正在受到污染，如我們身邊的東湖，固體垃圾清理，如塑料袋、飲料瓶，樹枝樹葉以及其它易清理的水面垃圾。它自動將水上漂浮的垃圾（主要是樹枝、農(nóng)作物秸稈、白色塑料、生活垃圾和水生植物、少量動物尸體等）。我們研究的打撈機(jī)就是要把從水面打撈后，直接裝運(yùn)或者經(jīng)壓縮后裝運(yùn)到垃圾處理廠進(jìn)行處理。水面垃圾自動打撈船一般由單船體或雙船體、收集裝置、存儲裝置等組成。二、 研究現(xiàn)狀關(guān)于水面垃圾自動打撈船，目前國外已有成熟的商品和深厚的研究基礎(chǔ)。就我了解有中國的青州市拓新機(jī)械設(shè)備有限公司設(shè)計的打撈船，這種打撈船有很多的種類，有著不同的用途。中國的青州市拓新機(jī)械設(shè)備有限公司多功能打撈船。如水葫蘆打撈船，該船能有效的收集水葫蘆、水花生、水草等水生植物，也能收集水面漂浮物?還有水花生打撈船為單體船、橫骨架式全焊接鋼制整體結(jié)構(gòu)，雙明輪驅(qū)動。具備水花生的初級減容、暫存、自動卸載等功能，前收集艙裝有機(jī)械收集滾輪、切割收集剪刀。存儲艙能連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，整個收集、打撈、存儲、卸載全部實現(xiàn)自動化；前、中艙均采用高強(qiáng)度尼龍連接片，以保證水花生的收集貯運(yùn)效率。全船的水葫蘆最大暫存量為10t，當(dāng)達(dá)到滿載量時，在“庫區(qū)”內(nèi)即可直接將打撈收集的垃圾和水生植物輸送到岸邊，且在中、后輸送艙設(shè)水槽，可避免污水溢出艙面。上海市廢棄物處置公司研制的水面漂浮物打撈船，以實現(xiàn)導(dǎo)流、打撈、壓縮、儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)連續(xù)作業(yè)為目的，采用雙體船型 ，打撈裝置采用傳送帶形式，克服了以往人工打撈及抓斗間隙打撈的缺點(diǎn)，打撈速度快，勞動強(qiáng)度低，且可以實現(xiàn)較長時間的連續(xù)作業(yè)，減少了運(yùn)轉(zhuǎn)過程的損耗。獨(dú)立作業(yè)能力強(qiáng)，單船作業(yè)便可完成從打撈到轉(zhuǎn)運(yùn)的全部工作。從打撈到轉(zhuǎn)運(yùn)全部實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，大大提高了工作效率，并減輕了工人的勞動強(qiáng)度。本課題的研究內(nèi)容研究如何致力于中小型湖泊河流等水域的固體垃圾清理， 如塑料袋、飲料瓶，樹枝樹葉以及其它易清理的水面垃圾。 實現(xiàn)水面垃圾清理的機(jī)械化與自動化， 整個打撈過程無需人工參與，安全性非常好，效率大約是人工打撈的幾百倍。設(shè)計打撈機(jī)構(gòu)，如何讓打撈機(jī)構(gòu)能按照預(yù)先設(shè)想的那樣工作， 選擇打撈機(jī)構(gòu)方案，讓打撈機(jī)能更可靠的運(yùn)行。如研究傳送帶的選擇，還有收集裝置，驅(qū)動電機(jī)的選擇，讓打撈裝置高效合理的運(yùn)行。本課題研究的實施方案、進(jìn)度安排一、實施方案水面垃圾自動打撈船主要針對的是城市和風(fēng)景區(qū)河道、湖泊水域的水面垃圾收集。根據(jù)調(diào)查和分析，其水面垃圾主要有稻草、爛蔬菜、塑料袋、軟包裝、飲料盒、塑料泡沫、瓜皮等。由于受河道過往船只形成的浪涌及潮水的沖擊， 水面垃圾一般集中在兩側(cè)的江岸、堤壩、湖邊及拐角回流區(qū)，而河道和湖泊的中央幾乎沒有垃圾，因此要求收集船尺寸小，操作靈活、零航速作業(yè)效能好。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：選用雙船體，垃圾收集機(jī)構(gòu)主要由垃圾輸送帶和收集波輪組成。 垃圾輸送帶寬大，且上面有透水小孔，收集波輪兩個并排放置在船體前方，而且波輪轉(zhuǎn)動方向相對轉(zhuǎn)動，波輪既起到收集垃圾的作用，又可以驅(qū)動船體前進(jìn)。工作方式：兩個波輪相向轉(zhuǎn)動可以讓垃圾收集到傳送帶的正上方， 傳送帶上有擋板和小孔，小孔濾掉河水，擋板把廢棄物阻擋并收集，通過傳送帶送到后面的垃圾箱中。主要部件設(shè)計：雙船體大小，波輪直徑，波輪轉(zhuǎn)速，傳送帶寬度，傳送帶轉(zhuǎn)速，傳動裝置，傳送帶上擋板高度以及分布狀況，傳送帶上的透水孔徑，驅(qū)動電機(jī)的選擇。進(jìn)度安排1、 1—5周，主要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計準(zhǔn)備工作，熟悉題目，收集資料，進(jìn)行畢業(yè)實習(xí)，明確研究目的和任務(wù)，構(gòu)思總體方案；2、6—10周，對各機(jī)械零件進(jìn)行強(qiáng)度 ；剛度校核?檢驗其是否合格結(jié)構(gòu)設(shè)計及繪圖；3、 11—14周，編寫畢業(yè)設(shè)計論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計答辯。已查閱的主要參考文獻(xiàn)周金枝?材料力學(xué)[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社,2013.1孫未?機(jī)械原理[M].武漢:華中科技大學(xué),2010.王為.機(jī)械設(shè)計[M].武漢:華中科技大學(xué),2010.水面漂浮垃圾清理機(jī)[D].百度百科,2010.彭文生等主編.機(jī)械設(shè)計與機(jī)械原理 [M].武漢： 華中理工大學(xué)出版1998.TOC\o"1-5"\h\z機(jī)械設(shè)計手冊 （軟件版）V3.0[EB/OL].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2005.徐灝主編.機(jī)械設(shè)計手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2004.孟憲源主編.現(xiàn)代機(jī)構(gòu)手冊下冊..北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1994.王為主編. 機(jī)械設(shè)計.武漢：華中科技大學(xué)出版社 ，2007.王三民主編.機(jī)械設(shè)計計算手冊。北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2009北京兆迪科技有限公司.AutoCAD機(jī)械零部件設(shè)計[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2013.指導(dǎo)教師意見指導(dǎo)教師簽名：年月學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。 本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 年月曰學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)院有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)

院保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版， 允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于、保密□，在 年解密后適用本授權(quán)書。、不保密口。（請在以上相應(yīng)方框內(nèi)打“V"）作者簽名： 年月曰導(dǎo)師簽名:年月曰導(dǎo)師簽名:引言1.1研究目的在當(dāng)今的社會，隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，人們的生活都有了質(zhì)的飛躍。追求工業(yè)的發(fā)展和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展讓人們迷失自我，使對環(huán)境的保護(hù)被記得的忽視，這就使得近幾年來武漢市水源質(zhì)量不斷下降，水環(huán)境持續(xù)惡化，我們學(xué)校的巡司河就是一個典型的例子。由于污染所導(dǎo)致的缺水和事故不斷發(fā)生，不僅使工廠停產(chǎn)、農(nóng)業(yè)減產(chǎn)甚至絕收，而且造成了不良的社會影響和較大的經(jīng)濟(jì)損失， 嚴(yán)重地威脅了社會的可持續(xù)發(fā)展，違背了科學(xué)發(fā)展觀，讓人類失去賴以生存的家園。就為我們提供水資源的母親河長江來說吧，這條中華民族賴以生存的母親河受到越來越嚴(yán)重的污染，據(jù)統(tǒng)計，近年來長江干流一般年份的漂浮物來量為 20萬立方米左右，不僅嚴(yán)重污染了長江、影響了三峽的風(fēng)光，更是對船閘和船安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅特別是在小三峽地段，那里的垃圾壯觀的簡直是令人駭然。大片大片的垃圾漂浮在水面上，覆蓋了整個河道，連船都無發(fā)前進(jìn)。雖然這些垃圾中有不少是枯樹枝，但除去褐色部分人為垃圾的量也是驚人的。據(jù)悉 在長江三峽庫區(qū)，每天要清理的垃圾有100多噸。據(jù)2012年報道，一艘重慶市奉節(jié)縣的清漂船在長江三峽瞿塘峽白帝城水域進(jìn)行清漂作業(yè)。 日前，重慶市市政委披露消息稱，自7月份汛期以來重慶及周邊地區(qū)普降暴雨導(dǎo)致長江、 嘉陵江水域樹枝等漂浮垃圾大量增加，為確保長江及其支流船舶的航行安全，三峽重慶庫區(qū)有關(guān)區(qū)縣積極采取有效措施，共出動清漂船只2800余船次，清理漂浮垃圾8820噸。在許多的城市湖泊正在受到污染，如我們身邊的東湖，固體垃圾清理，如塑料袋、飲料瓶，樹枝樹葉以及其它易清理的水面垃圾。清理船靠人控制將水上漂浮的垃圾，如塑料水瓶、動物尸體、一些水面的浮游植物等等。我們研究的打撈機(jī)就是要把從水面打撈后，直接裝運(yùn)或者經(jīng)壓縮后裝運(yùn)到垃圾處理廠進(jìn)行處理。水面垃圾打撈船一般由雙船體或者漂浮快、收集裝置、存儲裝置等組成。

圖1-1河面垃圾污染目前很多地區(qū)還是采用利用人工打撈的方式為主。但這種人工打撈水面垃圾的作業(yè)方式勞動強(qiáng)度較大、工作環(huán)境惡劣、效率十分低下。所以，機(jī)械化的打撈方式已經(jīng)迫在眉睫。圖1-2人工打撈水面垃圾1.2研究現(xiàn)狀關(guān)于水面垃圾自動打撈船，目前國外已有成熟的商品和深厚的研究基礎(chǔ)。 就我了解有中國的青州市拓新機(jī)械設(shè)備有限公司設(shè)計的多功能打撈船， 這種打撈船有很多的種類，可以清理垃圾或者清理富有植物，有著不同的用途。中國的青州市拓新機(jī)械設(shè)備有限公司多功能打撈船。 如水葫蘆打撈船，該船能有效的收集水葫蘆、水花生、水草等水生植物，也能收集水面漂浮物 .還有水花生打撈船為單體船、橫骨架式全焊接鋼制整體結(jié)構(gòu)，雙明輪驅(qū)動。具備水花生的初級減容、暫存、自動卸載等功能，前收集艙裝有機(jī)械收集滾輪、切割收集剪刀。存儲艙能連續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，整個收集、打撈、存儲、卸載全部實現(xiàn)自動化；前、中艙均采用高強(qiáng)度尼龍連接片，以保證水花生的收集貯運(yùn)效率。 全船的水葫蘆最大暫存量為10t，當(dāng)達(dá)到滿載量時，在“庫區(qū)”內(nèi)即可直接將打撈收集的垃圾和水生植物輸送到岸邊，且在中、后輸送艙設(shè)水槽，可避免污水溢出垃圾收集艙面。美國聯(lián)合國際船舶公司（UMD研制的系列清掃船采用雙體船型，配兩套Z型推進(jìn)裝置，主要功能是清理水面垃圾。主要作業(yè)機(jī)具包括導(dǎo)流門、船首傳送帶、垃圾箱、船尾傳送帶。船尾傳送帶用于將垃圾輸送至岸上。上海市廢棄物處置公司研制的水面漂浮物打撈船， 以實現(xiàn)導(dǎo)流、打撈、壓縮、儲存、轉(zhuǎn)運(yùn)連續(xù)作業(yè)為目的，采用雙體船型，打撈裝置采用傳送帶形式，克服了以往人工打撈及抓斗間隙打撈的缺點(diǎn)，打撈速度快，勞動強(qiáng)度低，且可以實現(xiàn)較長時間的連續(xù)作業(yè)，減少了運(yùn)轉(zhuǎn)過程的損耗。獨(dú)立作業(yè)能力強(qiáng)，單船作業(yè)便可完成從打撈到轉(zhuǎn)運(yùn)的全部工作。從打撈到轉(zhuǎn)運(yùn)全部實現(xiàn)機(jī)械化作業(yè)，大大提高了工作效率，并減輕了工人的勞動強(qiáng)度。適用于各種復(fù)雜水域環(huán)境作業(yè)。特別適合大面積水生植物污染治理，作業(yè)裝置主要由噴水導(dǎo)流、固液分離器、螺桿壓榨機(jī)組成的攔截打撈裝置具有作業(yè)效率高、作業(yè)適應(yīng)性強(qiáng)。采用機(jī)械式固液分離裝置打撈水葫蘆大大地減輕了工人的勞動強(qiáng)度。2船體的選擇2.1船體的結(jié)構(gòu)選擇船體在結(jié)構(gòu)選擇時應(yīng)該明確幾點(diǎn)。1、船體結(jié)構(gòu)符合收集裝置的安裝。2、船體的大小合適，適應(yīng)于中國大部分城市的河道水域。3、船體制造方便工藝簡單。4、在所有的考慮因素中，安全性對結(jié)構(gòu)設(shè)計是最重要的。對于船體結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一些問題加以分析與解決。 我們選擇雙船體結(jié)構(gòu)，因為雙船體結(jié)構(gòu)可以安裝所需的傳送帶和收集明輪。我選擇的船體的是采用雙船體結(jié)構(gòu)，中間是空的用桿件鏈接起來，這種結(jié)構(gòu)可以有利于我安放垃圾運(yùn)輸?shù)膫魉蛶?；左右船體的船體采用的是 5mm厚的薄鋼板，且船的兩側(cè)外壁有做成流線型，有利于減小水流阻力，此外，船的左右船體前端也要做成流線型用來減小水流阻力； 為了方便垃圾的回收，船的船體內(nèi)側(cè)做成夾角為60°的V形結(jié)構(gòu)，以方便水上垃圾更容易輸送到傳輸帶上。2.2船體的材料選擇2.2.1船舶用鋼概述造船用鋼一般是指船體結(jié)構(gòu)用鋼，它指按船級社建造規(guī)范要求生產(chǎn)的用于制造船體結(jié)構(gòu)的鋼材。常作為專用鋼訂貨、排產(chǎn)、銷售，一船包括船板、型鋼等。一般強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼分為A、B、C、D4個等級，這4個等級的鋼材的屈服強(qiáng)度（不小于235N/mmA2和抗拉強(qiáng)度（400?520N/mmA2一樣，只是不同溫度下的沖擊功不一樣而已1;高強(qiáng)度船體結(jié)構(gòu)用鋼按其最小屈服強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級，每一強(qiáng)度等級又按其沖擊韌性的不同分為A、DE、F4級。機(jī)械結(jié)構(gòu)用鋼：一般可選用上述鋼材；低溫韌性鋼：0.5NiA、0.5NiB、1.5Ni、3.5Ni、5Ni、9Ni;奧氏體不銹鋼：00Cr18Ni10、00Cr18Ni10N、00Cr17Ni14Mo200Cr17Ni13Mo2N00Cr19Ni13Mo300Cr19Ni13Mo3N0Cr18Ni11Nb;雙相不銹鋼：00Cr22Ni5Mo3N00Cr25Ni6Mo3Cu00Cr25Ni7Mo4N3復(fù)合鋼板：適用于化學(xué)制品運(yùn)輸船的容器和液貨艙；2.2.2船體材料的確定我設(shè)計的水面垃圾打撈機(jī)，是用在城市的污染較為嚴(yán)重的湖泊，或者靠近道路的河道中。在這種小型的地方打撈作業(yè)不需要大高強(qiáng)度的船體。 所以使船體選用輕型的鋼材，船體的鋼板厚度定為5~10mm，在滿足各方面的功能和強(qiáng)度的需求的情況下，選擇船體材料為A36鋼。A36剛的化學(xué)成分含碳量＜0.26%含錳量為0.9%?1.60%,含硅量為乞0.4%,含磷量豈0.04%，含硫量豈0.05%。不含有Mn和Cr這兩種元素。2.3船體的尺寸選擇如圖2-1船體3100mm,船側(cè)傾角20°,船體總寬2200mm,單船體寬800mm,中間存放輸送帶寬600mm,船高600mm,船體前端內(nèi)側(cè)夾角60°,其他相關(guān)尺寸見船體裝配圖以及零件圖。圖2-13收集裝置的設(shè)計3.1明輪的設(shè)計垃圾打撈收集船的兩側(cè)船體前端突出的桿件之間安裝有收集垃圾的明輪， 它通過劃動造成水流將垃圾引入傳送帶前，通過葉片將垃圾撥入傳送帶收集區(qū)，同時不斷的工作讓垃圾留在垃圾傳送帶前。在船體停止前進(jìn)的時候，可以利用明輪制造的水流繼續(xù)收集垃圾。3.1.1明輪尺寸設(shè)計導(dǎo)水明輪主要由4片葉片互相成90度角分布，通過支架焊接固定在轉(zhuǎn)動軸上，先假設(shè)葉片的尺寸為400mmx1250mm明輪的轉(zhuǎn)動，由鏈條帶動轉(zhuǎn)動軸，從而實現(xiàn)葉輪轉(zhuǎn)動。此機(jī)械主要是收集河道垃圾，那么河道的垃圾主要為水草、浮萍、塑料水瓶和塑料袋。這些東西質(zhì)量都十分輕，而且水草、浮萍都是十分容易纏繞沾粘的物體所以用較寬大的板體作為波輪的板面。波輪的版面不能做成網(wǎng)面的，在波輪運(yùn)轉(zhuǎn)的同時他還兼用船體收集時的動力裝置，網(wǎng)面的無法波動水流所以無法作為動力裝置。我們設(shè)計要求的傳送帶的帶速為0.5m/s，葉輪的轉(zhuǎn)速為60r/min，所以依據(jù)這些關(guān)系可以算出波輪的尺寸：1、明輪的進(jìn)速Ve:Ve=Vm(1*e) Vm=0.5m/S ■?取0.04=0.5(10.04)=0.52m/s2、 明輪的輸入功率P：P=4000.7=280w3、 推進(jìn)力系數(shù)Cp:查資料得Cp=5.54、 水的密度'：查資料得—102kg/m25、 明輪的工作轉(zhuǎn)速n：我們設(shè)計為n=60r/min=1r/s&明輪的推進(jìn)力F:D2 明輪直徑FP 明輪的水力作用面積、明輪的水力作用面積FP:Fp二2BkTkBk 明輪的蹼板寬度Tk 明輪蹼板底部到水面的最大距離、明輪的理論效率：75P經(jīng)過查詢《船舶設(shè)計手冊》明輪的效率一般為25%~35%選用效率為30%，經(jīng)過以上計算可得出Bk=460mmTk=400mm葉片長LK=800mm所以修正先假設(shè)葉片的尺寸為400mmK1250mm為560mm<800mm明輪的轉(zhuǎn)動。明輪的葉片仍為4個。3.1.2明輪的強(qiáng)度校核1、計算明輪的受力F:F n2D2Fp=5.5102122.50.40.462=516.12N2、校核其的強(qiáng)度:

圖3-1圖3-1此圖是明輪的受力示意圖，明輪用的材料為薄鋼板，所以許用壓應(yīng)力tJ-16(MPaMmax=l60MPaWzmax=F-=516.12 0.625=322.575Nmmax2営；h営；h3maxh_4.562mm所以，校核強(qiáng)度只要所用板件的厚度大于 4.562mm即可。我選用的厚度為6mm3.2收集傳送帶的設(shè)計傳送帶是垃圾運(yùn)輸裝置，它由動力機(jī)構(gòu)傳遞動力將水面垃圾傳輸至垃圾存儲裝置。根據(jù)船體的雙船體構(gòu)造，將垃圾收集傳送帶傳輸裝置放在左右船體之間。垃圾收集傳輸裝置的前端有一部分需要浸沒在水中，考慮到要適應(yīng)較惡劣的工作環(huán)境，避免皮帶傳送動力造成滑動和打滑，故選用鏈傳動。整個傳輸裝置設(shè)計為鏈輪和鏈條之間的傳動，再帶動垃圾收集傳輸帶的傳動方式。圖3-2所示為垃圾輸送帶樣本。圖3-2所設(shè)計的垃圾收集輸送帶上每一排上都安裝3塊擋板，以保證水面垃圾能夠輸送到垃圾存儲裝置內(nèi)。因為是有擋板的，有些垃圾可能會被擋板掛住，導(dǎo)致垃圾無法順利進(jìn)入垃圾存儲裝置內(nèi)，所以，在垃圾傳輸帶的末端安裝一排固定毛氈刷，好讓垃圾進(jìn)入收集裝置。傳送帶是設(shè)計運(yùn)輸垃圾的和水草，考慮到船的工作效率一小時收集 3~5Kg的垃圾，所以傳送帶要足夠?qū)?。在這里以一瓶礦泉水為例，我們找了許多礦泉水瓶做測量，康師傅的礦泉水瓶長230mm農(nóng)夫山泉的礦泉水瓶長227mm因此選擇最大值230mm傳送帶寬至少為2個礦泉水的寬度，傳送帶寬度D:D丄230mm2=460mm?傳送帶寬度取整數(shù)為600mm因為要把傳送帶的垃圾送到后面的垃圾箱中所以傳送帶為傾斜放置傳送帶的。后面的箱體高度為410mm所以傳送帶的高低差至少為410mm我們選擇450mm因為運(yùn)送垃圾的傳送帶的角度不能太大應(yīng)小于等于 30度，所以選擇20度為最好。計算傳送帶長:1845.7mmsin20所以，取整傳送帶長1900mm下面討論擋板高度的討論：傳送帶上有垃圾擋板，防止水瓶垃圾滑落，所以也要計算擋板的高度和寬度般一個礦泉水瓶的的直徑為60mm左右。圖3-3d2 30h二丄 31.9mmcos：cos20二擋板高取35mm寬度為6mm3.3垃圾存儲存置的設(shè)計垃圾儲存裝置用來存儲從傳送帶上收集的垃圾的，整個過程是自動化的，垃圾從傳送帶上傳輸下來落在垃圾存儲箱內(nèi)。同時船體的空余空間也將會被用作存儲垃圾的作用，因此左右船體個設(shè)計一個垃圾替換的垃圾收集箱。兩個垃圾收集箱既可以起到替換作用又可以合理利用空間，而且起到船體配重的功能防止船體傾覆。垃圾的儲存裝置設(shè)計的應(yīng)比傳送帶大，而且底部設(shè)計為鏤空設(shè)計這樣可以讓誰漏出讓打撈裝置的效率變得更高。透水孔aoooooooOOOOOOO000000000000000000000000000000OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO0OOOOOOO透水孔aoooooooOOOOOOO000000000000000000000000000000OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO0OOOOOOO000000000000000OOOOOOOOOOOOOOO000000000000000OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO圖3-4垃圾存儲箱長600mm，箱體寬600mm，箱體深410mm壁厚3mm,深度該垃圾收集裝置與船體是分開的，整個垃圾存儲箱是利用箱子兩邊的搭扣扣在船體中間的長方體外框上，兩者之間留有20mm的空間。箱子長寬都是600mm的箱子加上深410mm可以算出體積為：22V二HL=4.16=147.6L這個收集箱可以容納147.6L的垃圾與廢物更具作業(yè)效率一般準(zhǔn)備2個垃圾收集箱。4動力裝置的設(shè)計4.1電動機(jī)的選擇電動機(jī)是把電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的一種設(shè)備。它是利用通電線圈產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場并作用于轉(zhuǎn)子形成磁電動力旋轉(zhuǎn)扭矩。電動機(jī)按使用電源不同分為直流電動機(jī)和交流電動機(jī)，電力系統(tǒng)中的電動機(jī)大部分是交流電機(jī)， 可以是同步電機(jī)或者是異步電機(jī)。電動機(jī)主要由定子與轉(zhuǎn)子組成，通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動的方向跟電流方向和磁感線方向有關(guān)。電動機(jī)工作原理是磁場對電流受力的作用， 使電動機(jī)轉(zhuǎn)動。本次設(shè)計電動機(jī)主要是驅(qū)動波輪完成垃圾收集的工作， 和驅(qū)動鏈輪帶動傳送帶完成垃圾傳輸?shù)淖饔?。計算電動機(jī)的功率：G總二G鏈G垃圾'G傳送帶根據(jù)選用鏈條的型號可以估算出質(zhì)量G鏈條=m鏈條gm鏈條=4kgg=9.8N/mG鏈條=39.2N垃圾的質(zhì)量一般為5~10kg,所以我們選擇最大的的10kg做計算G垃圾=109.8=98N傳送帶選擇有孔隙的傳送帶約為15kgG傳送帶=15x9.8=147NG總二39.298147=284.2N總、我們設(shè)計的垃圾運(yùn)送速率為0.5m/s所以依據(jù)公式P=Fv可以算出P=284.20.5=142.1w由傳輸效率的公式可以估算出我們選擇的電動機(jī)功率至少為P選擇—300w因為垃圾收集器是電力蓄電池驅(qū)動所以選擇24v的直流電機(jī)ZYT直流永磁電機(jī)型號說明：90ZYT08/H190位置表示機(jī)座號：用55、70、90、110和130表示，其相應(yīng)機(jī)座號外徑為55mm70mm90mm110mn和130mm2其額定功率0.4KW額定電壓為24V,轉(zhuǎn)速為3000r/min。微型電動機(jī)-供應(yīng)低電壓大功率直流電機(jī)4.2蓄電池的選擇蓄電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置，是按可再充電設(shè)計的電池，通過可逆的化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)再充電，通常是指鉛酸蓄電池，它是電池中的一種，屬于二次電池。它的工作原理：充電時利用外部的電能使內(nèi)部活性物質(zhì)再生， 把電能儲存為化學(xué)能，需要放電時再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出，蓄電池主要應(yīng)用于各種車輛、船舶、飛機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的起動以及照明、點(diǎn)火、蓄能、應(yīng)急電源、電話交換機(jī)、不間斷電源、移動通訊、計算機(jī)、電子、儀表、便攜式電動工具、電動玩具中等。鑒于水上打撈機(jī)設(shè)計的目的是研制一種具有環(huán)保、 高效、技術(shù)先進(jìn)的環(huán)保型水面垃圾自動打撈船，故選用蓄電池作動力源。磷酸鐵鋰蓄電池在這次設(shè)計中有兩方面的作用，一方面是帶動船的馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)船在水中的行駛和轉(zhuǎn)向；另一方面是驅(qū)動工作電機(jī)，進(jìn)而帶動垃圾輸送裝置以實現(xiàn)垃圾的輸送。水上打撈機(jī)是環(huán)保型的機(jī)械所以選擇磷酸鐵鋰電池， 它是鋰離子電池家族中最安全的高比能量電池。磷酸鐵鋰電池的放電電壓非常平穩(wěn)，一般為3.2V，放電后期（主要指剩余的10^容量）電壓變化較快，截止電壓一般為2.5V。環(huán)境溫度特別是低溫會對磷酸鐵鋰電池的放電容量產(chǎn)生影響： -20C的放電容量是常溫容量的45%-10C是常溫的65%-5C是常溫的80%0C是常溫的90%0C?20°C的放電容量變化非常小。磷酸鐵鋰電池的低溫性能優(yōu)于鉛酸蓄電池。所以選擇TB-12V100AH勺磷酸鐵鋰電池，該蓄電池綠色環(huán)保，電池容量大，比容量高，集電效率和強(qiáng)度高，性能穩(wěn)定，電池的使用壽命長。選用兩組可以提供足夠的電力。4.3減速器選擇由于船體內(nèi)的空間很小，電動機(jī)只能橫向放置在船體的左后方，所以為了配合傳輸裝置的軸心方向，電動機(jī)需要加上一個渦輪蝸桿減速器來調(diào)整傳動方向，蝸輪蝸桿減速器選用WCJ120型，傳動比為31，蝸輪齒數(shù)為31，蝸桿頭數(shù)為1頭。其中蝸輪蝸桿減速箱的傳動效率為0.7,傳動比為31。具體參數(shù)見零件圖以及裝配圖。故由電動機(jī)以及蝸輪蝸桿減速箱配合使用后的輸出參數(shù)為：輸出轉(zhuǎn)速V=3000/3仁96.8r/min聯(lián)軸器選用GYS5類型的公稱轉(zhuǎn)矩為400,轉(zhuǎn)速為8000,孔徑d為38mm4.4收集裝置啟停保護(hù)電路PLC設(shè)計為了能夠控制電機(jī)的啟動以及停止，在船體的前面裝置一個電機(jī)控制臺，控制電動機(jī)的啟停，以至于控制整個收集裝置的啟動停止。水面垃圾打撈機(jī)的電氣控制很簡單只用控制打撈機(jī)的前進(jìn)和停止， 所以只需要設(shè)計如下的PLC啟停保護(hù)電路。LIL2L3□ □PFR1LIL2L3□ □PFR1圖4-1上圖是PLC的啟停電路控制圖，有保護(hù)開關(guān)和保險裝置

5傳輸裝置的設(shè)計5.1傳輸裝置的鏈條設(shè)計垃圾收集傳輸裝置的前端有一部分需要浸沒在水中， 考慮到要適應(yīng)較惡劣的工作環(huán)境，避免皮帶傳送動力造成滑動和打滑，故選用鏈傳動。5.1.1鏈條設(shè)計我們的垃圾傳送帶的速度為v傳送帶=0.5m/s，鏈輪的傳動比i_8，—般為i=2~3。1、小鏈輪齒數(shù)zi選擇，因為傳送帶速度為v傳送帶=0.5m/s，所以屬于鏈速0.6~9m/s，齒數(shù)N_17，我就選擇小鏈輪齒數(shù)為20。2、 傳動比的推薦值為i=2~3.5,故取心2。3、 根據(jù)傳動比來確定大鏈輪齒數(shù)為40。4、 初定中心距a0=40p。5、計算鏈節(jié)數(shù)：由?”,育2；蔦32, 2><40p丄20+40丄p,40—20、2丁和)=110.25Lp0應(yīng)取相近的整數(shù)，且最好是偶數(shù)，避免出現(xiàn)過渡鏈節(jié)，所以取 150節(jié)。&單排鏈額定功率&單排鏈額定功率P。：由P0二KaP

KzKlKp由于小鏈輪是和電機(jī)輸出軸連接在一起的所以功率應(yīng)和電機(jī)輸出功率一樣。P=4000.7=280w，轉(zhuǎn)速為96.8r/min。查詢工況系數(shù)Ka屬于平穩(wěn)載荷，一般機(jī)械，均勻負(fù)載疏輸送機(jī)，發(fā)電

機(jī)，我們采用的是電動機(jī)作為輸送功率，所以 Ka是1.0.08.08.08Kz位于曲線頂點(diǎn)的左側(cè)，Kz位于曲線頂點(diǎn)的左側(cè)，K19=1.06查表5-19K查表5-19Kl=尹 、0.26円=1.11100100%0.26Lp）選用單排鏈，查表5-20選用單排鏈，查表5-20取KP=1所以，即可得出P0所以，即可得出P0KaP心28 =0.24kwKzKLKp 1.061.111根據(jù)以上計算選用10A根據(jù)以上計算選用10A鏈條查表5-14鏈接P=15.8757、中心距：a：a0-LpHp7、2“丄150-110.25a0：40p -p:950.5mm8、驗算帶速：由v60心0002015.87596.8-601000=0.51m/s查表5-17當(dāng)v在3~8m/s時乙一17故取乙=20合適。9、 選著潤滑方式：人工定期潤滑或者滴油潤滑。10、 工作拉力：由式5-36有L1000pF=v10000.280.51-550N11、作用在軸上的拉力：Fq=1.2F=1.2550=660N12、鏈條標(biāo)記：計算結(jié)果采用節(jié)距為15.875mmA系列、單排150節(jié)滾子鏈,標(biāo)記為10A-1150GB1243.1一1983。5.1.2小鏈輪相關(guān)設(shè)計已知小鏈輪的齒數(shù)Z1=20,大鏈輪的齒數(shù)Z2=40,鏈號為10A鏈條節(jié)距P=15.875mm鏈輪有很多形式如孔板式、整體式、焊接式。因為小鏈輪的直徑小，在考慮了制造成本的基礎(chǔ)上，將小鏈輪做成整體式，并為了小鏈輪與軸的固定和強(qiáng)度考慮，將小鏈輪與軸焊接在一起。其相關(guān)尺寸計算：滾子直徑為d1=10.16mm分度圓直徑：Dr Psin(羅)Z1=15.875=102mm180sin()20齒頂圓直徑：Da1max二D1 1.25P-小1=1021.2515.875-10.16=112mmDa1min-D1 (1 )Pd1z16-102(1 )15.875-10.1620=107mmda1maxda1minda1-21121072=109.5mm110mm齒根圓直徑：df1=d-d1=102-10.1692mm齒寬：bf1=0.93d=0.939.40:9mm。倒角寬：ba1=0.lp=0.115.875：2mm。齒側(cè)凸緣圓角半徑：ra1=0.04P=0.0415.875:1mm齒側(cè)半徑：.=p=15.875mm。5.1.3大鏈輪相關(guān)設(shè)計大鏈輪直徑也相對較小，根據(jù)設(shè)計實施方案，將大鏈輪與軸做成一體，其相關(guān)尺寸的計算如下：分度圓直徑：d二 dsin(空)Z215.875202mm?/180、sin(“)40齒頂圓直徑：da2max二d‘ 1.25p"1=2021.2515.875-10.16=212mmda2min二d (1- )P9Z216-202(1 )15.875-10.1640二207mmda2max da2minda22212207 …210mm2齒根圓直徑：df2二dp=202-10.16：192mm齒寬：bf2=0.93“=0.939.40:9mm倒角寬：b2=0.1p=0.115.875：2mm齒側(cè)凸緣圓角半徑：ra2=0.04P=0.0415.875:1mm

齒側(cè)半徑：「=p=15.875mm5.2明輪的鏈條設(shè)計垃圾收集裝置波輪不是全部浸沒于水中， 可以使用帶傳動或者鏈傳動，考慮到要適應(yīng)較惡劣的工作環(huán)境，避免皮帶使用時難免弄上水造成造成滑動和打滑，所以選用鏈傳動為佳。5.2.1鏈條設(shè)計按照機(jī)械設(shè)計書表5-22滾子鏈傳動設(shè)計計算步驟1、求傳動比：根據(jù)工況，經(jīng)過設(shè)計，葉輪的轉(zhuǎn)速為40~80r/min區(qū)間都可以，所以選用中間值60r/min為最佳。-1.61n1-1.61i2:%602、主、從動鏈輪齒數(shù)：葉輪的轉(zhuǎn)數(shù)為60r/min，可以估算出鏈速小于3m/s齒數(shù)_17就可以，所以選擇20。Z4=)2乙3—1.6120=323、初定中心距：a0=40p4計算鏈節(jié)數(shù)：由丁土乎)2L^.y丄（g）2=106pp 2 40p」Lp0應(yīng)取相近的整數(shù)，且最好是偶數(shù)，避免出現(xiàn)過渡鏈節(jié)，所以取 120節(jié)。5、單排鏈額定功率5、單排鏈額定功率P。：由P0口KaP

kzklkp由于小鏈輪是和電機(jī)輸出軸連接在一起的所以功率應(yīng)和電機(jī)輸出功率一樣。P=4000.7=280w，轉(zhuǎn)速為96.8r/min。查詢工況系數(shù)Ka屬于平穩(wěn)載荷，一般機(jī)械，均勻負(fù)載疏輸送機(jī)，發(fā)電機(jī)，我們采用的是電動機(jī)作為輸送功率，所以 Ka是1.0.08Kz位于曲線頂點(diǎn)的左側(cè)，「.08Kz位于曲線頂點(diǎn)的左側(cè)，「9.08=1.06*0.26 才 J.26查表5-19K查表5-19Kl=100100選用單排鏈，查表5-20取KP=1所以，即可得出咲卷=1.°6：眾嚴(yán)細(xì)根據(jù)以上計算選用10A鏈條查表5-14鏈接P=15.8756、中心距：a:a0-Lp p（中心距可調(diào)）得2a040pa040p120-1062:746mm7、驗算帶速：由v60心0002015.87596.8-601000=0.51m/s查表5-17當(dāng)v在3~8m/s時乙一17故取乙=20合適。8、 選著潤滑方式：根據(jù)查表得，應(yīng)選擇人工定期潤滑或者滴油潤滑。9、 工作拉力：由式5-36有L1000pF=v10000.280.51-550N10、作用在軸上的拉力：Fq=1.2F=1.2550-660N11、鏈條標(biāo)記：計算結(jié)果采用節(jié)距為15.875mmA系列、單排120節(jié)滾子鏈,標(biāo)記為10A—1120GB1243.1一1983。經(jīng)過三個多月的畢業(yè)設(shè)計隨著畢業(yè)設(shè)計說明書的寫完結(jié)束了，這意味著四年的大學(xué)生活也將結(jié)束，結(jié)束之后我會繼續(xù)都研究生。這次設(shè)計是我們在大學(xué)里的我們幾年學(xué)習(xí)的檢驗與考核，也是對以后研究生的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)，在制作畢業(yè)設(shè)計中我又發(fā)現(xiàn)了很多不足，在不斷發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程中，我覺得我對以后的生活和工作充滿了信心體。剛開始做設(shè)計的時候，沒有什么頭緒，心中完全沒有畢業(yè)設(shè)計的概念，只是泡泡圖書館查書籍或者網(wǎng)上查資料。隨后，我自己覺得這也不是這個事兒，所以我去找了蘇老師，給了我也寫挑